Mutatie

Mutatie – definitie

Mutatie is een permanente, erfelijke verandering in de nucleotidevolgorde of het proces waardoor een dergelijke verandering in een gen of in een chromosoom optreedt. Er zijn twee hoofdtypen mutaties: kleinschalige en grootschalige. Kleinschalige mutaties zijn genetische mutaties, vaak in de vorm van substituties, deleties en inserties van één of meer nucleotiden. Mutaties die zich voordoen in bepaalde regio’s van chromosomen zijn grootschalige mutaties. Deze vorm van mutatie kan dodelijk zijn of resulteren in ernstige aandoeningen of syndromen.

Definitie van mutatie

Mutatie in het algemeen betekent een verandering of het proces van verandering, zoals in de natuur, vorm of kwaliteit. In de biologie verwijst mutatie naar elke verandering in de nucleotidevolgorde als gevolg van een falen van het systeem om de verandering terug te draaien. De veranderde sequentie is dus permanent en erfelijk.

Etymologie

De term mutatie is afkomstig van het Latijnse mutationem, mūtō, wat “ik beweeg” of “ik verander” betekent.

Soorten mutaties

Mutatie is een verandering in de nucleotidevolgorde van een gen of een chromosoom. Gebaseerd op het effect van de mutatie op de genstructuur, kunnen mutaties zijn: (1) kleinschalig of (2) grootschalig. Kleinschalige mutaties zijn een type mutatie waarbij één of enkele nucleotiden van een gen worden aangetast. Een grootschalige mutatie daarentegen is een chromosomale mutatie, b.v. deletie, inversie of amplificatie van een regio van een chromosoom.

Kleinschalige

Mutaties op kleine schaal beïnvloeden één of enkele nucleotiden van een gen. Deze worden verder ingedeeld in (1) substitutiemutatie, (2) insertiemutatie, en (3) deletiemutatie. Substitutiemutatie is wanneer een nucleotide wordt vervangen door een andere nucleotide. Voorbeelden van (basenpaar)substituties zijn

• Een purine wordt vervangen door een ander purine (A → G)
• Een pyrimidine wordt vervangen door een ander pyrimidine (C → T)
• Een purine wordt vervangen door een pyrimidine
• Een pyrimidine wordt vervangen door een purine

De eerste twee voorbeelden zijn de soorten van transversie (mutatie). De laatste twee zijn voorbeelden van transversie. Substitutiemutatie wordt ook wel puntmutatie genoemd, d.w.z. wanneer de genmutatie slechts één nucleotide betreft. Puntmutaties kunnen verder worden ingedeeld op basis van het effect op het resulterende eiwit (1) frameshiftmutatie, (2) nonsense-mutatie, (3) missense-mutatie, (4) neutrale mutatie en (5) silent-mutatie. Een frameshiftmutatie is een soort genmutatie waarbij de toevoeging of deletie van (een aantal) nucleotide(n) een verschuiving veroorzaakt in het leeskader van de codons in het mRNA. Dit leidt tot een wijziging in de volgorde van aminozuren tijdens de vertaling van het eiwit. Nonsense mutatie is een vorm van mutatie die een nonsense codon produceert. Een nonsense codon codeert, zoals de naam al aangeeft, niet voor een aminozuur en leidt tot een eiwitproduct dat vroegtijdig wordt afgekapt. Een missense-mutatie resulteert in een codon dat specificeert voor een ander aminozuur, en veroorzaakt dus de synthese van een eiwit met een veranderde aminozuursequentie tijdens de translatie. Een neutrale mutatie heeft geen selectief voordeel of nadeel. Van een stille mutatie is sprake wanneer het codon voor hetzelfde aminozuur codeert en derhalve noch een structurele, noch een fysiologische verandering in het eiwitproduct veroorzaakt.

Grootschalige

Mutaties op grote schaal brengen een verandering in het chromosoom met zich mee. Ze worden verder ingedeeld in amplificaties (ook genverdubbelingen genoemd), deleties van grote chromosomale regio’s en chromosomale inversies.

Mutatieoorzaken

Mutaties kunnen ontstaan door foutieve deleties, inserties of uitwisselingen van nucleotiden in het genetisch materiaal. Deze kunnen op hun beurt worden veroorzaakt door blootstelling aan mutagenen, zoals ultraviolette of ioniserende straling, bepaalde chemicaliën en virussen. Wanneer bijvoorbeeld een puntmutatie in de DNA-sequentie optreedt, wordt de fout gecorrigeerd of hersteld door directe omkering of door de vervanging van beschadigde stikstofbasen. Wanneer deze mechanismen er niet in slagen de integriteit van de sequentie te herstellen, is het resultaat een mutatie die blijvend en erfelijk is. De fout wordt gepropageerd door DNA-replicatie, d.w.z. een biologisch proces waarbij een streng DNA wordt gekopieerd.

Gevolgen van mutaties

Mutatie leidt tot de vorming of het ontstaan van een nieuw karakter of een nieuwe eigenschap. Deze nieuwe eigenschap kan voordelig of schadelijk zijn. Evolutionair gezien zijn mutaties van vitaal belang omdat zij nieuwe eigenschappen in een populatie introduceren, de allelfrequenties veranderen en veranderingen in de DNA-sequenties omvatten. Het DNA in de genen draagt de genetische code die basenparen specificeert. Deze specificeert op zijn beurt de volgorde van aminozuren in een polypeptide of eiwit tijdens de vertaling van het mRNA-transcript. Eiwitten zijn een van de belangrijkste biomoleculen met een veelheid van functies. Sommige dienen als structurele componenten, andere fungeren als enzymen. Wanneer hun structuur wordt gewijzigd, kunnen zij niet naar behoren functioneren en dit kan leiden tot ernstige gevolgen, zoals genetische aandoeningen en syndromen. Een organisme, gen of chromosoom dat door mutatie(s) afwijkt van het wilde type, wordt een mutant genoemd. Het organisme dat de mutatie draagt, zou de nieuwe eigenschap over generaties kunnen doorgeven.

Voorbeelden

Voorbeelden van mutaties bij dieren zijn die welke geboren worden met extra lichaamsdelen, b.v. een tweekoppige slang, vierpotige eenden, en een cyclops kitten. Vaak leiden dit soort mutaties tot de dood van het dier kort of enkele dagen na de geboorte. Bij de mens zijn genetische aandoeningen vaak het gevolg van een mutatie waarbij een veranderd gen of een chromosoomafwijking betrokken is. Sikkelcelziekte, bijvoorbeeld, treedt op wanneer de 20e nucleotide van het gen voor de beta-keten van hemoglobine op chromosoom 11 wordt veranderd van het codon GAG in GTG zodat bij vertaling het 6e aminozuur nu een valine is in plaats van glutaminezuur. Andere veel voorkomende voorbeelden van mutaties bij de mens zijn het Angelman-syndroom, de ziekte van Canavan, kleurenblindheid, het cri-du-chat-syndroom, cystische fibrose, het Down-syndroom, Duchenne spierdystrofie, hemochromatose, hemofilie, het Klinefelter-syndroom, fenylketonurie, het Prader-Willi-syndroom, de ziekte van Tay-Sachs en het Turner-syndroom.
In planten worden mutaties geïllustreerd door die met chimaera, sport of breuken. Zij komen van nature voor en kunnen veranderingen veroorzaken in het uiterlijk van het gebladerte, de bloemen, de vruchten of de stengels van om het even welke plant.

Verwante termen

• Conditional mutation
• Deletion mutation
• Forward mutatie
• Frameshift mutatie
• Homeotische mutatie
• Lethale mutatie
• Missense mutatie
• Mutatie frequentie
• mutatiesnelheid
• puntmutatie
• substitutiemutatie
• mutant

Zie ook

• Mutagenese
• Gen
• DNA
• Chromosoom

1. Genetica Home Reference. (2019). Wat is een genmutatie en hoe ontstaan mutaties? Opgehaald van Genetics Home Reference website: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/mutationsanddisorders/genemutation
2. Petr H. (2019, mei 8). 25 Verrassend Levensechte Dierlijke Mutaties. Opgehaald van List25 website: https://list25.com/25-surprisingly-real-life-animal-mutations/
3. Mutatievoorbeelden en hoe ze ontstaan. (2019). Opgehaald van Landbouw website: https://www.canr.msu.edu/news/mutation-examples-and-how-they-happen
4. Mutaties: plant / RHS Gardening. (2019). Opgehaald van Rhs.org.uk website: https://www.rhs.org.uk/advice/profile?pid=259
5. DNA en mutaties. (2019). Opgehaald van Berkeley.edu website: https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/mutations-01
6. Wat is een Mutatie? (2019). Opgehaald van Utep.edu website: http://utminers.utep.edu/rwebb/html/what_is_a_mutation_.html
7. Mutatie. (2019). Opgehaald van Mit.edu website: http://web.mit.edu/saraht/Public/8.592FinalProject/Population_genetics/Mutation.html